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golang锁的实现

WBOY

发布： 2023-05-13 09:40:36

原创

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golang语言是一种支持并发编程的语言，这使得它很适合处理高并发的场景。在golang中，锁是保证数据并发安全的重要工具之一。锁能够保护共享数据，防止并发访问造成数据的混乱。本文将介绍golang锁的实现，包括互斥锁、读写锁和条件变量。

一、互斥锁

互斥锁是Golang中实现锁的最基本方式。Golang中提供了sync包，其中的sync.Mutex类型就是互斥锁。互斥锁提供了两个方法：Lock()和Unlock()。Lock()方法用于获取锁，如果该锁已经被其他goroutine获取，则该goroutine会阻塞等待锁的释放；Unlock()方法用于释放锁，如果该锁没有被获取，调用Unlock()方法会导致运行时恐慌。示例如下：

import "sync"
 
var lock sync.Mutex
 
func add(a, b int) int {
    lock.Lock()
    defer lock.Unlock() // 用defer关键字，确保即使函数意外返回也能正确释放锁
    return a + b
}

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二、读写锁

互斥锁的缺点在于它是排他的，即同一时刻只能有一个goroutine获取锁，其他goroutine必须等待。这对于读多写少的场景来说是非常浪费的，因为读操作并不修改共享数据，理应可以同时进行。为了解决这个问题，Golang中提供了读写锁。读写锁有两种状态：读状态和写状态。读状态下可以有多个goroutine同时获取读写锁，写状态下只能有一个goroutine获取读写锁。读写锁提供了三个方法：RLock()、RUnlock()和Lock()。RLock()方法用于获取读锁，如果此时有一个或多个goroutine已经获取了读锁，则新的goroutine可以直接获取读锁，否则会阻塞等待读锁被释放；RUnlock()方法用于释放读锁；Lock()方法用于获取写锁，如果此时已经有一个goroutine获取了读锁或写锁，则新的goroutine会阻塞等待锁的释放；Unlock()方法用于释放写锁。示例如下：

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import "sync"
 
var rwLock sync.RWMutex
 
// 读操作获取读锁，写操作获取写锁
func get(name string) string {
    rwLock.RLock()
    defer rwLock.RUnlock()
    return m[name]
}
 
func set(name, value string) {
    rwLock.Lock()
    defer rwLock.Unlock()
    m[name] = value
}

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三、条件变量

条件变量是一种高级的同步原语，它提供了一种机制，使得goroutine能够等待或通知某个事件发生。Golang中条件变量可以通过sync包中的Cond类型实现。Cond类型提供了三个方法：Wait()、Signal()和Broadcast()。Wait()方法用于在条件变量的等待队列中等待通知，当接收到通知后，Wait()方法会自动重新获取锁；Signal()方法用于向等待队列中的一个goroutine发送通知，被通知的goroutine会从Wait()方法中返回；Broadcast()方法用于向等待队列中的所有goroutine发送通知，被通知的goroutine会从Wait()方法中返回。示例如下：

import "sync"
 
var cond sync.Cond
 
// 生产者发送数据
func produce() {
    data := generateData()
    lock.Lock()
    buffer = append(buffer, data)
    lock.Unlock()
 
    // 发送通知
    cond.Signal()
}
 
// 消费者获取数据
func consume() {
    lock.Lock()
    // 如果缓冲区为空，则等待通知
    for len(buffer) == 0 {
        cond.Wait()
    }
    data := buffer[0]
    buffer = buffer[1:]
    lock.Unlock()
 
    processData(data)
}